专题4.1 牛顿第一定律【讲】---2023-2024学年高一物理同步讲练测

专题4.1 牛顿第一定律【讲】 一．讲素养目标 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论，知道理想实验是科学研究的重要方法。 2.理解牛顿第一定律的内容及意义。 3.理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持。 4.理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度。 1.科学思维 能领悟科学实验的科学推理方法及其意义；能从不同的角度解决动力学问题。 2.关键能力 科学推理能力 二．讲考点与题型 【考点一】理想实验的魅力 1．伽利略的理想实验 (1)(实验事实)如图所示，两个斜面平滑地对接在一起，小球从一个斜面的某一高度自由滚下，在第二个斜面上所达到的高度同它在第一个斜面上开始滚下时的高度几乎相等，伽利略分析高度的微小差别是由摩擦阻力引起的。 (2)(科学推理)若两个斜面均光滑，则小球一定会上升到原来的高度。 (3)(科学推理)若减小第二个斜面的倾角，则小球仍然会到达相同的高度，不过，在第二个斜面上滚得远些。 (4)(科学推理)若将第二个斜面放平(成为水平面)，那么小球从第一个斜面上滚下来之后，为达到原有高度，将以恒定的速度在无限长的水平面上永远不停地运动下去。 2．伽利略理想实验的意义 (1)伽利略用“实验和科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点。 (2)第一次确立了物理实验在物理学研究中的基础地位。 (3)揭示了力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。 (4)“理想实验”的研究方法在自然科学的理论研究中有着重要的作用。但是，“理想实验”的方法也有其一定的局限性，由“理想实验”所得出的任何推论，都必须由观察或实验的结果来检验。 【例1】伽利略对“运动和力的关系”和“自由落体运动”的研究，开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。图1、图2分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程，对这两项研究，下列说法正确的是(　　) A.图1中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的，实验可实际完成 B.图1的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持 C.图2通过对自由落体运动的研究，合理外推得出小球在斜面上做匀变速运动 D.图2中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间测量更容易 【素养提升】本题考查的核心素养是科学思维、科学探究及科学态度与责任。 【规律方法】理解理想实验应注意的三点 (1)真实实验是一种实践活动，是可以通过一定的实验器材和实验方法来实现的实验。 (2)理想实验是一种思维活动，是抽象思维中设想出来的、无法做到的实验。 (3)理想实验是以可靠的实验事实为基础的。 【变式训练1】(多选)如图所示的装置可以演示伽利略的理想斜面实验，装置为两个对接的斜面，让小球沿左边的斜面滑下，并滚上右边的斜面，然后改变右边斜面的倾角，重复操作，利用曝光频率一定的相机拍下小球在运动过程中的图片，则(　　) A．该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的依据，因此牛顿第一定律是实验定律 B．由图可知小球在右侧的斜面上的速度逐渐减小，因此证实了“物体的运动需要力维持” C．当右侧的斜面水平时，小球近似做匀速直线运动，说明“如果没有外力的作用，小球将在水平面上永远运动下去” D．如果没有摩擦，小球在右边的斜面上将运动到与左边释放点相同的高度 【考点二】牛顿第一定律 1．运动状态变化的三种情况 (1)速度的方向不变，只有大小改变。(物体做直线运动) (2)速度的大小不变，只有方向改变。(物体做匀速圆周运动) (3)速度的大小和方向同时发生改变。(物体做曲线运动) 2．对牛顿第一定律的理解 (1)明确了惯性的概念 牛顿第一定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”，表明了物体所具有的一个重要的属性——惯性，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性。因此牛顿第一定律又叫惯性定律。 (2)揭示了力和运动的关系 牛顿第一定律的后半句话“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”，实质上是揭示了力和运动的关系，即力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因。 (3)反映了物体不受外力时的运动状态 匀速直线运动或静止(即原来运动的保持其速度不变，原来静止的保持静止)。不受外力作用的物体是不存在的，但物体所受外力的合力为零与不受外力在效果上是等效的，这就使牛顿第一定律具有了实际意义。 【例2】(多选)下列对牛顿第一定律的理解正确的是(　　) A.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律 B.不受外力作用时，物体的运动状态保持不变 C.在水平地面上滑动的木块最终停下来，是没有外力维持木块运动的结果 D.奔跑的运动员，由于遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态 【素养提升】本题考